JP5276469B2 - 過電圧保護装置 - Google Patents
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電圧検出手段は、電力変換器が停止したときに同期電動機の電機子巻線の電圧を検出するものであり、
回生エネルギー放出手段は非自己消弧型サイリスタを備え、
コンデンサ放電手段は自己消弧型スイッチング素子を備え、
過電圧制御手段は、電機子巻線の電圧が第1の所定値を超えたとき回生エネルギー放出手段の非自己消弧型サイリスタを制御して電機子巻線間を短絡して同期電動機の回転エネルギーを放出させることにより電機子巻線の電圧を低下させ、電機子巻線の電圧が第1の所定値よりも小さい第2の所定値にまで低下したときに回生エネルギー放出手段による電機子巻線間の短絡を解除し、電機子巻線の電圧が第1の所定値よりも小さい第3の所定値に低下したときにコンデンサ放電手段の自己消弧型スイッチング素子を制御してコンデンサの電荷を放電させるものである。
電圧検出手段は、電力変換器が停止したときに同期電動機の電機子巻線の電圧を検出するものであり、
回生エネルギー放出手段は非自己消弧型サイリスタを備え、
コンデンサ放電手段は自己消弧型スイッチング素子を備え、
過電圧制御手段は、電機子巻線の電圧が第1の所定値を超えたとき回生エネルギー放出手段の非自己消弧型サイリスタを制御して電機子巻線間を短絡して同期電動機の回転エネルギーを放出させることにより電機子巻線の電圧を低下させ、電機子巻線の電圧が第1の所定値よりも小さい第2の所定値にまで低下したときに回生エネルギー放出手段による電機子巻線間の短絡を解除し、電機子巻線の電圧が第1の所定値よりも小さい第3の所定値に低下したときにコンデンサ放電手段の自己消弧型スイッチング素子を制御してコンデンサの電荷を放電させるものであるので、
コンデンサの電圧が所定の電圧まで迅速に低下し、過電圧を抑制できるとともに迅速に電力変換器の運転を再開できる。
図1〜図5はこの発明の実施の形態1を示すものであり、図1は過電圧保護装置を示す構成図、図2は同期機の回転数と電圧との関係の一例を示す図である。図3は短絡制御手段の詳細構成を示す構成図、図4は過電圧保護装置の動作を説明するための動作説明図、図5は過電圧保護装置の動作のシミュレーション結果を示す説明図である。図1において、同期機の電力変換装置50は、直流電源4に放電手段9(後述)を介して接続されたコンデンサ3と、コンデンサ3に接続され直流を三相交流に変換する電力変換器2とを有し、その交流側は交流接続線(U,V,W相)19を介して同期電動機としての同期機1の図示しない三相の電機子巻線に接続されている。
短絡制御手段8は、抵抗R2の端子間に発生する電圧Vc2を入力とし、短絡手段6及び放電手段9を制御する。同期機1が600Vで駆動されており、時間t1において電力変換器2の動作が停止したとすると(図4(a))、同期機1から電力変換器2を構成するスイッチング素子のダイオードを介してコンデンサ3に回生エネルギーが流れ込むことによりコンデンサ3の電圧Vcが上昇する(図4(b))。それに合わせて電圧検出手段7の整流手段7aの出力電圧Vc1もコンデンサ3の電圧Vcと同じ値で上昇する(図4(c))。まず、出力電圧Vc1が600Vを超えると、比較手段8eからの出力信号S1はハイ(H)(ハイレベル)となる(図4(f))。
図6は、実施の形態2である過電圧保護装置の構成図である。図6において、過電圧保護装置200は、次のように構成されている。回生電力放出装置15は、短絡手段6、短絡制御手段8、電圧検出手段10を有する。電圧検出手段10は、整流手段10a及び分圧手段10bを有する。整流手段10aは、3つのダイオードで構成された三相半波整流回路にて構成されている。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
このように、電圧検出手段10を3つのダイオードで構成することにより、さらに低コスト化を実現することができる。
図7は、実施の形態3である過電圧保護装置の構成図である。図7において、過電圧保護装置300は、次のように構成されている。回生電力放出装置25は、短絡手段6、短絡制御手段8、電圧検出手段11を有する。電圧検出手段11は、速度検出手段12と電圧演算手段13とを有する。速度検出手段12は、同期機1の速度を検出し、電圧検出手段11は速度検出手段12が検出した同期機1の速度情報に同期機1の磁石磁束を乗じて、電圧情報としての出力電圧Vc1を出力する。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
図8〜図10は、実施の形態4を示すものであり、図8は過電圧保護装置の構成図、図9は短絡制御手段の詳細構成を示す構成図、図10は過電圧保護装置の動作を説明するための動作説明図である。図8において、過電圧保護装置400は、次のように構成されている。回生電力放出装置35は、短絡手段6、短絡制御手段28を有する。短絡制御手段28は、図9に示すように、比較手段8a、論理和手段8b、論理和手段8c、比較手段8d、比較手段8e、ラッチ手段8g、NOT手段8h、タイマー28a、比較手段28bを有する。なお、タイマー28a及び比較手段28bがこの発明における電力変換器2の再起動を禁止する再起動禁止手段である。この実施の形態4では図9に示すようにラッチ手段8gによる短絡制御手段28の比較手段8aの出力信号OSのハイ状態の保持を、タイマー28aにより解除する点が実施の形態1と異なる。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
5,15,25,35 回生電力放出装置、6 短絡手段、7 電圧検出手段、
7a 整流手段、7b 分圧手段、8 短絡制御手段、8a 比較手段、
8b 論理和手段、8c 論理和手段、8d 比較手段、8e 比較手段、
8f NOT手段、8g ラッチ手段、9 放電手段、9a スイッチング素子、
9b 放電抵抗、9c 開閉手段、10 電圧検出手段、10a 整流手段、
10b 分圧手段、11 電圧検出手段、12 速度検出手段、13 電圧演算手段、
28 短絡制御手段、28a タイマー、28b 比較手段、50 電力変換装置、
100,200,300,400 過電圧保護装置。
Claims (5)
- 回生エネルギー放出手段とコンデンサ放電手段と電圧検出手段と過電圧制御手段とを有し、直流電源に接続されるコンデンサに接続され上記直流電源の電力を交流に変換して同期電動機の電機子巻線に供給して上記同期電動機を駆動する電力変換器を有する電力変換装置における過電圧を抑制する過電圧保護装置であって、
上記電圧検出手段は、上記電力変換器が停止したときに上記同期電動機の電機子巻線の電圧を検出するものであり、
上記回生エネルギー放出手段は非自己消弧型サイリスタを備え、
上記コンデンサ放電手段は自己消弧型スイッチング素子を備え、
上記過電圧制御手段は、上記電機子巻線の電圧が第1の所定値を越えたとき上記回生エネルギー放出手段の上記非自己消弧型サイリスタを制御して上記電機子巻線間を短絡して上記同期電動機の回転エネルギーを放出させることにより上記電機子巻線の電圧を低下させ、上記電機子巻線の電圧が上記第1の所定値よりも小さい第2の所定値にまで低下したときに上記回生エネルギー放出手段による上記電機子巻線間の短絡を解除し、上記電機子巻線の電圧が上記第1の所定値よりも小さい第3の所定値に低下したときに上記コンデンサ放電手段の上記自己消弧型スイッチング素子を制御して上記コンデンサの電荷を放電させるものである
過電圧保護装置。 - 上記第3の所定値は上記第2の所定値と同じ値であることを特徴とする請求項1に記載の過電圧保護装置。
- 上記電圧検出手段は、上記同期電動機の回転速度に基づいて上記電機子巻線の電圧を求めるものであることを特徴とする請求項1に記載の過電圧保護装置。
- 上記同期電動機は三相同期電動機であり、上記過電圧制御手段は上記三相同期電動機の上記電機子巻線のうちの二つの巻線間を短絡するものであることを特徴とする請求項1に記載の過電圧保護装置。
- 上記回生エネルギー放出手段による上記電機子巻線間の短絡から所定値時間が経過するまで上記電力変換装置の再起動を禁止する再起動禁止手段が設けられたものであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の過電圧保護装置。
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